Aufgabe: 
Gemeinsam mit Systempartner Robotec Engineering wurden bei der Rau AG in Bülach zwei Werkzeugmaschinen auf engstem Raum automatisiert, während gleichzeitig so wenig Platz wie möglich durch die Automatisierung eingenommen werden sollte.

Lösung: 
Ein Roboter mit einem Visionssystem im Greifer, im 90° Winkel an einer 7,5m Verfahrachse über den Maschinen montiert, um den Bewegungsraum nicht einzuschränken und die Automatisierung so innovativ und effizient wie möglich zu machen.

Ergebnis:
In der mannlosen Nachtschicht übernimmt nun der M-20iB/25 die Aufgabe der Arbeiter der Rau AG und kann so das 1,5-fache der Arbeit praktisch im Schlaf erledigen.

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RAU AG Bülach

Herbert Wagner ist Bereichsleiter Produktion bei der Rau AG, Bülach, einem Fertigungsbetrieb mit 80 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und einem hohen Anteil an Auszubildenden. Knapp 50 CNC-Maschinen hat der Betrieb, auf denen Werkstücke für Kunden aus unterschiedlichen Branchen produziert werden. Die Fertigungstiefe ist hoch und deshalb gibt es neben Qualität und Präzision eine weitere Voraussetzung, wie Herbert Wagner betont: „Wir machen außer der Oberflächentechnik alles im eigenen Haus. Deshalb sind für mich störungsfreie Komponenten wie der Roboter wichtig.“

Wenn es um die Ausstattung der Fertigung geht, hält es Herbert Wagner mit Oscar Wilde: „Ich habe einen ganz einfachen Geschmack. Ich bin immer mit dem Besten zufrieden.“ 

Zwei komplexe Drehzentren teilen sich eine Automation.

Jetzt hat Rau eine weitere Anlage in Betrieb genommen. Deren Werdegang ist ziemlich typisch für das enge Vertrauensverhältnis von Auftraggeber und Adrian Albiez, Geschäftsführer des Systempartners Robotec Engineering. Seit über 20 Jahren arbeiten die beiden zusammen, als sie bei Rau den ersten Roboter installierten. Schon damals war die Wahl auf FANUC gefallen.

Einen Plan gab es zu Beginn eines Projektes schon – im Prinzip. Denn eigentlich steht immer die Aufgabe und ihre Lösung im Vordergrund. Statt in ein umfangreiches und dennoch nie vollständiges Pflichtenheft stecken Wagner und Albiez ihre Zeit und ihre Kreativität in die optimale Gestaltung der anstehenden Lösung. 
Albiez: „Wir entwickeln eine solche Anlage im Gespräch. Das ist üblicherweise ein Prozess.“ Wagner weiß, auf was er sich einlässt: „Ohne Robotec Engineering als Systempartner könnten wir das sonst nicht bewerkstelligen.“ Die Anlage entstand mit Unterstützung der Roth Technik, Sulgen. Inhaber Markus Roth: „Wir bieten sämtliche Teildisziplinen in der Automatisierung an und bauen auch schlüsselfertige Lösungen. Vor allem bei der Entwicklung des Greifers hat sich das kleine Maschinenbauunternehmen hervorgetan. „Wir gehen von Standardkomponenten aus, die wir aufgabenspezifisch anpassen und weiterentwickeln, beispielsweise wenn es wie bei Rau darum geht, eine Kamera zu integrieren.“
Der für die neue Automation eingesetzte Roboter M-20iB/25 hat eine Vorgeschichte. In seinem ersten „Leben“ knetete der Roboter Teig. 
Entstanden ist in gemeinsamer Arbeit eine Anlage mit zwei doppelspindligen Bearbeitungsmaschinen, die über einen Roboter mit 1.835 mm Reichweite und 25 kg Traglast verkettet sind. Um die Maschinen gut zu erreichen, wurde oberhalb der Maschinen eine 7,5 m lange Verfahrachse montiert, an der der Roboter in einem 90°-Winkel montiert ist. Die vergleichsweise niedrige Hallendecke erlaubte es nicht, den Roboter hängend anzuordnen.

Den Roboter über den Maschinen zu platzieren, ergab sich aus der Forderung nach uneingeschränkter Zugänglichkeit des Raumes zwischen den Maschinen. Um diese Zugänglichkeit auch im Betrieb zu erhalten, ist die Sicherheitssoftware Dual Check Safety, kurz DCS, installiert. Damit lassen sich Bewegungsräume des Roboters definieren und bei Bedarf auch sperren. Hat der Bediener in der Zelle an einer Maschine zu tun, ist dieser Bereich für den Roboter „unzugänglich“, an der anderen Maschine kann der Roboter weiter arbeiten.   

Starke Wertschöpfung

An den beiden Doppelspindlern kann Stangenmaterial ab 20 mm Durchmesser völlig variabel, ab 65 mm Durchmesser als Stangenabschnitte verarbeitet werden.

Aktuell sind die Maschinen für zwei Monate ausgelastet. Gefertigt werden in dieser Zeit Teile für eine 4K-Projektoroptik – Teile, mit denen Rau weltweit reüssiert. Ein stattlicher Teil liefert das Bülacher Familienunternehmen auch als Zulieferer für Hersteller von Bestückungsautomaten im Halbleiterbereich. Ein Drittel des gesamten Umsatzes erzielt das Unternehmen in Asien. In Asien! Herbert Wagner: „Wir haben überhaupt kein Problem mit den Kosten.“ Sukzessive hat sich die 1955 gegründete Rau AG die starke Position erarbeitet. Nach und nach hat man sich auf Teile mit hoher Wertschöpfung fokussiert. 
Zerspanungsgünstige Materialien stehen im Vordergrund. Generell schaut sich Herbert Wagner aber ein neues Teil genau an, ob es in das „Beuteschema“ seiner Fertigung passt. Und was macht Rau so besonders? Wagner: „Wenn Sie eine gute Dienstleistung zu einem fairen Preis bekommen wollen, sind wir ihr Partner. Wir sind Komplettdienstleister für Teile oder Baugruppen und können mit unserer Erfahrung Kunden auch bei der Entwicklung von Teilen unterstützen.“
Vorgabe bei der Entwicklung der Anlage war es, ein großes Teilespektrum fertigen zu können. Eine starre Automation kam deshalb nicht in Frage. Deshalb ist außer einem Roboter auch ein Visionsystem integriert. Genauer müsste man sagen: In den Greifer ist ein Visionsystem integriert. Die Aufgabe: Automatisches Erkennen von Position und Lage des Rohteils im Gebinde. „Gebinde“ meint in diesem Fall einen Karton mit Fächern, in denen sich die Rohteile befinden und in die fertig bearbeitete Teile wieder abgelegt werden. Die Lage der Teile in diesen Fächern hat eine Toleranz von plus/minus 20 mm. Dass überhaupt ein Karton als Warenträger genutzt wird, ist eine Vorgabe des Kunden; eigentlich handelt es sich um eine Transportverpackung. „Von einer definierten Greifposition kann man nicht sprechen“, sagt Albiez. 
Eine Kamera schafft Abhilfe. Da sich die Greifpositionen und die erforderlichen Fördereinrichtungen zwischen den Maschinen befinden, hätte die Kamera sehr weit oben, unter der Verfahrschiene des Roboter platziert werden können. Oder man hätte auf jeder Seite eine Kamera installieren müssen. Die erste Variante hätte keine vernünftigen Ergebnisse gebracht, die zweite Variante ist um eine Kamera zu aufwändig. Weil aber der Greifer auch in die Maschine mit all den Spänen und Kühlschmierstoff hineingreift, wäre die Kamera schnell „blind“ geworden. So hat man die Kamera im Greifer und zwar in einer per Pneumatikzylinder aufklappbaren Box untergebracht. Adrian Albiez zu den Vorteilen: „Die Kamera kann für eine optimale Reichweite eingestellt werden, sie ist nicht im Weg und immer geschützt.“ Und noch eine konstruktive Erfahrung hat Robotec Engineering hier eingebracht: Sämtliche Kabel und Schläuche werden im Greifer innen geführt. „So verhindern wir einen vorzeitigen Verschleiß der Energie- und Medienleitung.“ 
Wie oft und wann umgerüstet wird, hängt wie überall von der Auftragslage ab. Immer aber muss es schnell gehen. Von Anfang an stand „schnelles Umrüsten“ ganz oben auf der Prioritätenliste. Wagner: „Für einen bekannten Artikel fallen an dieser Anlage weniger als 15 Minuten für die Umrüstung an.“ Das ist in der Hauptsache einer eventuell erforderlichen mechanischen Backenverstellung des Greifers geschuldet. Für einen neuen, aber ähnlichen Artikel dauert es auch nicht länger als eine Stunde. 
Kommt ein Auftrag mit einem neuen Werkstück, wird das Bearbeitungsprogramm an einem eigenen Programmierplatz erstellt. Albiez: „Wir gehen dabei weg vom Teachen des Roboters, denn das kostet Zeit und ist fehleranfällig.“ Stattdessen wird der Roboter parametrisiert. Das funktioniere beim Drehen ganz gut, jedoch nicht an allen Maschinen. Bereits bestehende Programme können an der Maschine direkt aufgerufen und eventuell erforderliche Eingaben direkt auf dem Touch Screen der übersichtlichen Bedieneinheit vorgenommen werden.

In der mannlosen Schicht Geld verdienen

Ziel ist es immer, die Aufträge so einzurichten, dass sie sofort in die automatisierte, mannlose Schicht laufen. Denn die Zeit zwischen 17 Uhr und 7 Uhr am nächsten Morgen entspricht mehr als eineinhalb bemannten Schichten – mit entsprechend höheren Personalkosten. Da kann es wirtschaftlich sinnvoll sein, einmal zusätzlich umzurüsten, so dass die Nachtschicht automatisiert durchlaufen kann. 
 
Damit das aber wirklich läuft, muss sich Wagner auf Maschine und Automation verlassen können. Hohe Verfügbarkeit und zuverlässiger Betrieb sind gefragt – Kriterien, die eine Entscheidung für FANUC Roboter und CNC einfach machen. Herbert Wagner, der auch die Funktion des Qualitätsverantwortlichen innehat: „Vielleicht sind diese Komponenten nicht einfacher zu integrieren. Aber wir kennen und schätzen die Zuverlässigkeit von FANUC.“ Als Beispiel erzählt er von der 35 Jahre alten Steuerung einer Maschine, für die eine neue Platine gebraucht wurde. Von FANUC das entsprechende Ersatzteil zu bekommen, sei überhaupt kein Problem gewesen: „Da bekomme ich selbst nach Jahrzehnten noch die Ersatzteile.“
Dabei wird der Maschinenpark in schöner Regelmäßigkeit erweitert und auf einen neuen Stand gebracht. Das heißt aber nicht, dass  etwa Roboter nach getaner Arbeit an einer Stelle zum alten Eisen wandern. Auch für einen älteren Roboter findet sich eine bescheidene Aufgabe.

Die Flexibilität von Rau geht sogar so weit, dass auch schon einmal eine eigentlich gut laufende Anlage an den bisherigen Auftraggeber verkauft wird. Drei Jahre hatte Rau diese Anlage „durchaus profitabel“, wie Wagner sagt, betrieben. Dann stieg man zugunsten neuer Marktmöglichkeiten aus dem Projekt für die Automobil-Zulieferindustrie aus. Ganz offenbar zur beiderseitigen Zufriedenheit.